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《復(fù)合材料界面的內(nèi)聚力模型及其應(yīng)用_盧子興》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、固體力學(xué)學(xué)報第３６卷專輯Ｖｏｌ．３６Ｓ．Ｉｓｓｕｅ２０１５年１０月ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＯＬＩＤＭＥＣＨＡＮＩＣＳＯｃｔｏｂｅｒ２０１５＊復(fù)合材料界面的內(nèi)聚力模型及其應(yīng)用＊＊盧子興（北京航空航天大學(xué)固體力學(xué)研究所，北京，１００１９１）摘要復(fù)合材料界面力學(xué)問題是復(fù)合材料力學(xué)研究的熱點，近些年得到學(xué)者們的廣泛關(guān)注，發(fā)表了大量文獻，并取得了重要進展．論文簡要介紹復(fù)合材料界面內(nèi)聚力模型（ＣｏｈｅｓｉｖｅＺｏｎｅＭｏｄｅｌ，ＣＺＭ）的研究進展，重點介紹本課題組最近在界面模型理論研究及應(yīng)用研究方面的一些工作，希望對國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的研究有
2、所裨益．關(guān)鍵詞復(fù)合材料界面，內(nèi)聚力模型，彈塑性，黏塑性，編織復(fù)合材料，數(shù)值模擬［４－７］０引言分文獻給出簡要介紹．例如，Ｎｅｅｄｌｅｍａｎ利用一針對復(fù)合材料的界面問題，如何給出科學(xué)合理個內(nèi)聚力與張開位移的多項式和商指數(shù)函數(shù)的勢函的力學(xué)模型來描述其本構(gòu)關(guān)系，并借助數(shù)值模擬的數(shù)關(guān)系定義了界面力和界面張開位移不連續(xù)性之間方法有效地預(yù)測界面的非線性行為（包括界面復(fù)雜的關(guān)系，從而有效地解決了金屬基復(fù)合材料纖維與的幾何非線性運動學(xué)描述和彈塑性脫粘的材料非線基體的脫粘問題以及提供了界面裂紋的形核、擴展性變形特征）以及率相關(guān)行為，定量化地探究界面微直
3、至最后完全脫粘的統(tǒng)一內(nèi)聚力模型框架，并把內(nèi)區(qū)的力學(xué)性能（包括界面的強度、硬化和軟化等）對聚力模型應(yīng)用到球體夾雜和圓柱夾雜的脫粘問題、宏細觀復(fù)合材料力學(xué)性能的影響具有重要的理論意陶瓷夾雜金屬基復(fù)合材料的脫粘問題和黏塑性塊體義和工程應(yīng)用價值．本文將簡要介紹復(fù)合材料界面在剛性層上的脫粘問題．隨后，Ｘｕ和Ｎｅｅｄｌｅ－［８－１０］內(nèi)聚力模型的研究進展，重點介紹本課題組最近在ｍａｎ又利用上述模型研究了顆粒和基體界面之界面模型理論研究及應(yīng)用研究方面的一些工作．間的孔隙成核、動態(tài)載荷下脆性材料中的裂紋快速１復(fù)合材料內(nèi)聚力模型研究進展增長和兩相材料界
4、面處的動態(tài)裂紋增長問題．內(nèi)聚力模型是用來描述界面力學(xué)行為的一種模內(nèi)聚力模型在模擬復(fù)合材料的脫粘以及斷裂方［１］［２］［１１］型，最初是由Ｄｕｇｄａｌｅ以及Ｂａｒｅｎｂｌａｔｔ在解決延面得到了廣泛的應(yīng)用，如在層合板的分層脫粘、［１２］性金屬材料的彈塑性斷裂問題時提出的．在該模型功能梯度材料的界面行為以及混合型斷裂失效［１３］［１４］中，裂紋表面的一部分不受任何應(yīng)力作用，而另外一模式等方面．Ｔｖｅｒｇａａｒｄ提出了與Ｎｅｅｄｌｅｍａｎ部分則作用有應(yīng)力，并稱之為“內(nèi)聚力”．因此，裂紋相似的模型，該模型將界面的法向和切向張開位移尖端附近復(fù)雜變
5、形區(qū)域的力學(xué)行為就可以通過作用進行耦合來解決纖維與基體界面的脫粘問題和陶瓷在裂紋面上的張開力與張開位移的等效關(guān)系來描復(fù)合材料內(nèi)部裂紋的橋聯(lián)問題．隨后，Ｔｖｅｒｇａａｒｄ和［１５］［１６］述．隨著非線性問題的提出，人們開始將該模型引入Ｈｕｔｃｈｉｎｓｏｎ，Ｗｅｉ和Ｈｕｔｃｈｉｎｓｏｎ，Ｙａｎｇ和［３］［１７］到有限元模擬中．Ｈｉｌｌｅｒｂｏｒｇ首先將內(nèi)聚力模型應(yīng)Ｔｈｏｕｌｅｓｓ采用梯形函數(shù)的內(nèi)聚力模型來描述弱用到有限元計算中，并提出了混凝土的虛擬裂紋模界面，研究了界面強度并分析了有塑性區(qū)時的界面［１８］型．內(nèi)聚力模型因為引入了內(nèi)聚區(qū)域和
6、內(nèi)聚力，從而分離問題．Ｃａｍａｃｈｏ和Ｏｒｔｉｚ采用雙線性內(nèi)聚力避免了像線彈性斷裂力學(xué)中裂紋尖端應(yīng)力奇異性的模型和一個附加的斷裂準則模擬了沖擊載荷下脆性［１９］問題，可較好地模擬裂紋擴展行為和復(fù)合材料的界材料的裂紋擴展過程．Ｇｅｕｂｅｌｌｅ和Ｂａｙｌｏｒ采用雙面力學(xué)行為．線性內(nèi)聚力模型模擬了低速沖擊載荷下復(fù)合材料薄內(nèi)聚力模型自提出以來受到了學(xué)術(shù)界和工程界板中橫向基體裂紋和分層前端裂紋的自發(fā)起始和擴［２０］的廣泛關(guān)注，已經(jīng)發(fā)表了大量文獻，這里僅就其中部展．Ａｌｆａｎｏ和Ｓａｃｃｏ在內(nèi)聚力模型中把界面損傷＊國家自然科學(xué)基金項目（１１４７２
7、０２５和１１２７２０３０）資助．＊＊通訊作者．Ｔｅｌ：０１０－８２３１７５０７；Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｕｚｉｘｉｎｇ＠ｂｕａａ．ｅｄｕ．ｃｎ．·８６·固體力學(xué)學(xué)報２０１５年第３６卷［４３］和摩擦結(jié)合到一起，把界面分解為無損傷和完全損合起來使數(shù)值結(jié)果更加精確．Ｚｈａｎｇ等通過纖維傷部分，并假設(shè)摩擦只發(fā)生在完全損傷部分中．復(fù)合材料截面的掃描電鏡照片，獲得了其纖維復(fù)合最近，有學(xué)者嘗試將連續(xù)介質(zhì)力學(xué)理論與數(shù)值材料單胞模型的有限元幾何信息，并結(jié)合有限元軟模擬方法相結(jié)合來研究復(fù)合材料的界面力學(xué)問題．件Ａｂａｑｕｓ，采用顯式有限元方法預(yù)報了含界面的纖對于
8、界面脫粘開裂的幾何非線性過程，Ｏｒｔｉｚ和維復(fù)合材料橫向力學(xué)性能，該方法不僅克服了隱式［２１］Ｐａｎｄｏｌｆｉ建立了一個三維的內(nèi)聚力模型，該模型有限元求解的收斂性問題，而且數(shù)值模擬的應(yīng)力－應(yīng)［４４，４５］能夠解釋動態(tài)載荷
